파이프라인 동작 관련 질문 드립니다.

감사합니다. 이 질문을 통해 제가 몰랐던 것 외에 놓쳤던 부분도 상기하게 되었습니다. 더 열공할게요.

안녕하세요. 김상현님!

질문하신 여러가지에 공통적으로 적용될 3가지 기본 전제가 있습니다.

첫째, thumb-2 인스트럭션 세트의 주요 목표는 코드 밀도를 높이고 메모리 사용을 줄이기 위함임

둘째, AMBA 시스템 버스가 32비트 버스로 운용된다는 사실. 메모리는 32비트로 R/W 하였을 때 최적

셋째, PC 는 프로그램을 실행하는 데 관여하는 것이 아닌, 코드 페치에 사용된다

메모리 평균 접근 속도를 높이기 위해선 페치(FETCH) 는 32비트로 운용하는것이 효율적일 것입니다. 이는 이후 16비트 명령어는 2개 분량, 32비트 명령어로는 1개 분량에 대한 것을 이해하는 데 기초가 됩니다.

그렇다면, 아래와 같이 명령어들이 나열되어 있을 때는 어떻게 처리될까요?

(1)번을 처리하고 난 후, (2)(3)번을 한번에 페치하여 처리할 것을 짐작할 수 있겠죠. 그렇기에 (2)번 라인을 실행할 때는 페치를 건너뛸 것(쉬고 간다는 뜻)을 예상할 수 있을 겁니다.

(1)thumb2 명령어(32비트 명령어)
(2)thumb 명령어(16비트 명령어)
(3)thumb 명령어(16비트 명령어)
(4)thumb2 명령어(32비트 명령어)

그래서, 실제로 그렇게 되는지 제가 실험을 해보았습니다.

이번 실험에 사용된 코드입니다.

	 /*
	 	void THUMB2_TEST(void)
	 	------------------------
		*/
	.global  THUMB2_TEST
THUMB2_TEST:
	mov r3,pc			@T1
	ldr.w r2,[pc]	@T2
	mov r3,pc			@T3 PC=080001fa 로 확인
	mov r3,pc			@T4 PC=0x80001fc 로 확인
	ldr.w r2,[pc]	@T5
	mov r3,pc			@T6
	ldr.w r2,[pc]	@T7
	mov r3,pc			@T8

디버거로 테스트한 결과입니다

브레이크 포인트를 24번 라인에 걸어놓고 실행해보면 23번 라인의 코드가 실행되었을 당시의 PC 값을 알 수 있겠죠?. 화면에 보시는 것처럼 PC=080001fa 이렇게 나옵니다.

그리고, 기존 브레이크 포인트를 지우고 새 브레이크 포인트를 25번 라인에 걸어놓고 실행해보면 24번 라인의 코드가 실행되었을 당시의 PC 값은 PC=080001fc 이렇게 나옵니다.

이로써 알 수 있는 것은 PC 는 THUMB/THUMB2 와 관계없이 PC + 4 단위로 증가(alignment 4 유지)한다는 사실입니다. 글 서두의 가정을 만족하는 결과입니다.

이 실험을 통해 추가적인 정보도 확인할 수 있었는데요.

R2 에 파란색 테두리로 표시한 부분(0x467b2000)이 로드되었다는 사실입니다.

왜 이런식으로 처리가 되는 지에 대해서는 강의(s335_LDR 명령어의 주소 해석법) 에서 다루었죠.

(참조)

https://stackoverflow.com/questions/29586536/about-arm-pc-value-in-thumb-16-32bits-mixed-instructions-stream